(57)【要約】  受信機モジュール（ＥＭ）であって、相互に直列に接続された半導体ダイオードとして構成されたＮ個の部分電圧源を有し、それによって、部分電圧源がソース電圧を生成し、部分電圧源の各々は、ｐ−ｎ接合部を有する半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）を有し、個々の部分電圧源の部分ソース電圧は、相互に２０％未満の偏差を有し、それぞれ順次連続する２つの前記部分電圧源の間に、トンネルダイオードが形成されており、部分電圧源の数Ｎは２以上であり、第１のスタック（ＳＴ１）における上面において、光（Ｌ）が、前記第１のスタック（ＳＴ１）の表面（ＯＢ）に入射し、第１のスタック（ＳＴ１）は、表面（ＯＢ）上に第１の電気的コンタクトを有し、さらに下面に第２の電気的コンタクトを有しており、前記スタックは、半導体基板上に配置され、前記半導体基板は、スタックとトランジスタ（Ｔ）とにモノリシックに接続され、この場合トランジスタ（Ｔ）の制御入力側は、２つの電気的コンタクトのうちの１つに相互接続されている。
2019509630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機モジュール（ＥＭ）であって、
相互に直列に接続された半導体ダイオードとして構成されたＮ個の部分電圧源を有し、それによって、Ｎ個の部分電圧源がソース電圧を生成し、
前記部分電圧源の各々は、ｐ−ｎ接合部を有する半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）を有し、
前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）は、ｐ型ドープされた吸収層を有し、前記ｐ型吸収層は、前記ｐ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するｐ型ドープされたパッシベーション層によって不動態化されており、
前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）は、ｎ型吸収層を有し、前記ｎ型吸収層は、前記ｎ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するｎ型ドープされたパッシベーション層によって不動態化されており、それぞれ順次連続する２つの前記部分電圧源の間に、トンネルダイオード（Ｔ１，Ｔ２；Ｔ３，Ｔ４）が形成されており、
前記部分電圧源と前記トンネルダイオード（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）とが共にモノリシックに集積化され、上面と下面とを有する共通の第１のスタック（ＳＴ１）を形成しており、
前記部分電圧源の数Ｎは、２以上であり、
前記第１のスタック（ＳＴ１）における上面において、光（Ｌ）が、前記第１のスタック（ＳＴ１）の表面（ＯＢ）に入射し、前記第１のスタック（ＳＴ１）は、前記表面（ＯＢ）上に第１の電気的コンタクトを有し、さらに前記下面に第２の電気的コンタクトを有しており、
前記第１のスタック（ＳＴ１）は、１２μｍ未満の総厚さを有し、
前記スタックは、半導体基板上に配置され、前記半導体ダイオードの半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族材料からなる、受信機モジュール（ＥＭ）において、
前記受信機モジュール（ＥＭ）の基板は、ゲルマニウムまたはガリウムヒ素を含み、
前記受信機モジュール（ＥＭ）の前記第１のスタック（ＳＴ１）の下面近傍において、囲繞する段状の縁部が形成されており、
前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）間の前記トンネルダイオード（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）は、前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）のｐ型／ｎ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する複数の半導体層を有し、
個々の前記部分電圧源の部分ソース電圧は、相互に２０％未満の偏差を有し、
前記半導体基板は、前記スタックとトランジスタとにモノリシックに接続され、前記トランジスタの制御入力側は、２つの電気的コンタクトのうちの１つに相互接続されており、
前記受信機モジュール（ＥＭ）は、量子井戸構造を有さないことを特徴とする、
受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項２】
前記トランジスタは、前記第１のスタック（ＳＴ１）の表面上にまたは前記第１のスタックの側方に隣接して配置されている、
請求項１記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項３】
前記トランジスタは、前記第１のスタックと前記基板との間に配置されている、
請求項１または２記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項４】
前記トランジスタと前記第１のスタックとの間に間隙が形成されている、
請求項１から３までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項５】
前記トランジスタは、集積回路の一部として構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項６】
前記スタック上面における照明される表面（ＯＢ）の大きさは、実質的に、前記上面における前記第１のスタック（ＳＴ１）の面積の大きさに相応する、
請求項１から５までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項７】
３００Ｋにおいて、前記第１のスタック（ＳＴ１）は、前記第１のスタック（ＳＴ１）が所定の波長を有する光（Ｌ）によって照射される限り、２．３Ｖよりも大きなソース電圧（ＶＱ１）を有し、さらに、前記第１のスタック（ＳＴ１）の上面から前記スタックの下面に向かう光の入射方向において、最上部のダイオード（Ｄ１）から最下部のダイオード（Ｄ３〜Ｄ５）に向かう半導体ダイオードのｐ型およびｎ型吸収層の総厚さが増加している、
請求項１から６までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項８】
前記受信機モジュール（ＥＭ）の部分電圧源の部分ソース電圧は、相互に１０％未満の偏差を有している、
請求項１から７までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項９】
前記受信機モジュール（ＥＭ）の前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）は、それぞれ同じダイオード材料を有している、
請求項１から８までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１０】
前記第１のスタック（ＳＴ１）は、２ｍｍ２未満または１ｍｍ２未満の基準面積を有している、
請求項１から９までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１１】
前記第１のスタック（ＳＴ１）の上面において、第１のコンタクトが、囲繞する金属製コンタクトとして縁部の近傍に形成されるまたは個々のコンタクト面（Ｋ１）として縁部（Ｒ）に形成される、
請求項１から１０までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１２】
第２のコンタクトが基板によって形成されている、
請求項１から１１までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１３】
前記受信機モジュール（ＥＭ）において、第２のスタック（ＳＴ２）が形成されており、前記第１のスタック（ＳＴ１）および前記第２のスタック（ＳＴ２）は、相互に隣接して基板上に配置され、さらに前記第１および第２のスタック（ＳＴ１，ＳＴ２）は、相互に直列に相互接続されており、それによって、前記第１のスタック（ＳＴ１）のソース電圧（ＶＱ１）および前記第２のスタック（ＳＴ２）のソース電圧（ＶＱ２）が加算される、
請求項１から１２までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１４】
前記受信機モジュール（ＥＭ）の前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）のうちの１つにおいて、前記ｐ型吸収層と前記ｎ型吸収層との間に真性層が形成されている、
請求項１から１３までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１５】
前記受信機モジュール（ＥＭ）の前記スタックの前記半導体層は、ヒ化物素含有層とリン化物含有層とを同時に含んでいる、
請求項１から１４までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１６】
前記トンネルダイオード（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）において、前記半導体ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）の前記ｐ型／ｎ型吸収層よりも大きなバンドギャップを有する前記半導体層は、それぞれ、変更された化学量論特性および／または別の元素組成を有する材料からなっている、
請求項１から１５までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１７】
前記トランジスタは、横型または縦型の構成部品として構成されている、
請求項１から１６までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【請求項１８】
前記受信機モジュール（ＥＭ）および前記トランジスタは、多重量子井戸構造を有さない、
請求項１から１７までのいずれか１項または複数項記載の受信機モジュール（ＥＭ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
受信機モジュールは、光結合器において十分に公知である。簡単な光結合器は、送信機モジュールと受信機モジュールとを備え、これらの２つのモジュールは、電気的には分離されているが、光学的には結合されている。この種の実施形態は、米国特許第４９９６５７７号から公知である。また、光学素子は、米国特許出願公開第２００６／００４８８１１号明細書（ＵＳ２００６／００４８８１１Ａ１）、米国特許第８３５０２０８号明細書（ＵＳ８３５０２０８Ｂ１）および国際公開第２０１３／０６７９６９号（ＷＯ２０１３／０６７９６９Ａ１）からも公知である。複数の太陽電池を含む受信機モジュールは、米国特許出願公開第２０１１／０００５５７０号明細書（ＵＳ２０１１／０００５５７０Ａ１）および独国特許出願公開第４００５８３５号明細書（ＤＥ４００５８３５Ａ１）から公知である。
【０００３】
さらに、スケーラブルな電圧源またはＩＩＩ−Ｖ族材料からなる太陽電池は、米国特許第４１２７８６２号（ＵＳ４１２７８６２）、米国特許第６２３９３５４号（ＵＳ６２３９３５４Ｂ１）、独国特許出願公開第１０２０１０００１４２０号明細書（ＤＥ１０２０１０００１４２０Ａ１）、Nader M. Kalkhoranらによる文献“ Cobalt disilicide intercell ohmic contacts for multijunction photovoltaic energy converters”,Appl.Phys.Lett.64、1980（1994）、およびA. Bettらによる文献“III-V Solar cells under monochromatic illumination”、ＩＥＥＥ第３３回太陽光発電専門家会議ＰＶＳＣ２００８、ＩＳＢＮ：９７８−１−４２４４−１６４０−０、１−５頁からも公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような背景から本発明の課題は、従来技術をさらに発展させた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する受信機モジュールによって解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明の一態様では、相互に直列に接続された半導体ダイオードとして構成されたＮ個の部分電圧源を有し、それによって、Ｎ個の部分電圧源がソース電圧を生成する受信機モジュールが提供される。
【０００７】
これらの部分電圧源の各々は、ｐ−ｎ接合部を有する半導体ダイオードを有し、この場合半導体ダイオードはｐ型ドープされた吸収層を有する。このｐ型吸収層は、当該ｐ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する、ｐ型ドープされたパッシベーション層によって不動態化されている。
【０００８】
半導体ダイオードは、ｎ型吸収層を有し、この場合このｎ型吸収層は、当該ｎ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するｎ型ドープされたパッシベーション層によって不動態化されている。
【０００９】
個々の部分電圧源の部分ソース電圧は、相互に２０％未満の偏差を有する。それぞれ順次連続する２つの部分電圧源の間に、トンネルダイオードが形成され、この場合、部分電圧源とトンネルダイオードとが共にモノリシックに集積化され、上面と下面とを有する共通の第１のスタックを形成する。
【００１０】
部分電圧源の数Ｎは２以上であり、光は第１のスタックの上面において、複数の半導体ダイオードのうちの１つの表面に入射する。第１のスタックは、表面上に第１の電気的コンタクトを有し、さらに下面に第２の電気的コンタクトを有している。
【００１１】
第１のスタックは１２μｍ未満の総厚さを有し、半導体基板上に配置され、この場合、この半導体基板は、スタックとトランジスタとにモノリシックに接続されている。
【００１２】
トランジスタの制御入力側は、２つの電気的コンタクトのうちの１つに相互接続されている。
【００１３】
受信機モジュールが、変調された光で照射される場合、変調された直流電圧が生成されることを理解されたい。好ましくはスタックの上面に形成されるダイオードの上面全体に光が照射される点に留意されたい。また、光波長に相応する光の光子エネルギーは、少なくとも半導体ダイオードの吸収層のバンドギャップエネルギー以上であることも理解されたい。
【００１４】
さらに、所定の波長を有する光とは、特にＬＥＤの光を意味し、ここでの発光スペクトルは一般にガウス形状であり、例えば、８５０ｎｍの典型的なＬＥＤの場合、２０〜３０ｎｍの半値幅を有することを理解されたい。好ましくは、受信機モジュールは、約８５０ｎｍの場合、赤外領域においてのみ吸収性である。
【００１５】
驚くべきことに、本願によるモノリシックなスタック段部は、従来技術とは異なり、２Ｖを上回るソース電圧を有利に生じさせることが詳細な検査により明らかになった点に留意されたい。
【００１６】
部分電圧源の数Ｎは、好ましくは１０以下であり、第１のスタックのソース電圧の高さは、主に部分ソース電圧の加算によって決定されることを理解されたい。
【００１７】
受信機モジュールは多重量子井戸構造を有さない点に留意されたい。トランジスタも多重量子井戸構造を有さないことを理解されたい。
【００１８】
本発明による装置の利点は、複数の部分電圧源の直列接続によって、４Ｖまたはそれを上回る電圧値を有する電圧源も実現することができ、モノリシックに集積化された構造を用いて、スタックの少なくとも１つのコンタクトに相互接続されたトランジスタの電流供給のための簡素で安価な信頼性の高い電圧源を製造することができる点にある。
【００１９】
さらなる利点は、スタック形状の配置構成を用いることにより、複数のシリコンダイオードを有するこれまでの横型の配置構成に比べて、面積の大幅な節約がもたらされることである。特に、送信ダイオードまたは光源によって、受信機モジュールの第１のスタックの著しく小さな受信面のみが、トランジスタ供給のためのエネルギーを生成するために照射されるだけでよい。
【００２０】
一発展形態では、トランジスタは、第１のスタックの表面上にまたは第１のスタックの側方に隣接して配置されている。好ましくは、トランジスタは、横型または縦型構成部品として構成されている。別の発展形態では、トランジスタは、第１のスタックと基板との間に配置されている。
【００２１】
一実施形態では、トランジスタと第１のスタックとの間に間隙が形成されている。好ましくは、トランジスタは、集積回路の一部として構成されている。
【００２２】
一発展形態では、スタック上面の照明される表面の大きさは、実質的に、上面における第１のスタックの面積の大きさに相応する。一発展形態では、３００Ｋにおいて、第１のスタックは、当該第１のスタックが所定の波長を有する光によって照射される限り、２．３Ｖよりも大きなソース電圧を有し、さらにこの場合、第１のスタックの上面から当該スタックの下面に向かう光の入射方向において、最上部のダイオードから最下部のダイオードに向かう半導体ダイオードのｐ型およびｎ型吸収層の総厚さが増加している。
【００２３】
一実施形態では、受信機モジュールの部分電圧源の部分ソース電圧は、相互に１０％未満の偏差を有する。
【００２４】
好ましくは、受信機モジュールの半導体ダイオードは、それぞれ同じ半導体材料を有する。同じ半導体材料との用語は、同じ元素を有する半導体化合物が含まれていることを意味する。この場合、同じ半導体化合物も、異なる化学量論特性や様々なドーパントを含み得ることを理解されたい。
【００２５】
一発展形態では、第１のスタックは、２ｍｍ２未満または１ｍｍ２未満の基準面積を有する。別の発展形態では、第１のスタックの上面において、第１のコンタクトが、囲繞する金属製コンタクトとして縁部の近傍に形成され、または個々のコンタクト面として縁部に形成される。好ましくは、第２のコンタクトは基板によって形成される。
【００２６】
一発展形態では、受信機モジュールは第２のスタックを有する。第１のスタックおよび第２のスタックは、相互に隣接して基板上に配置される。２つのスタックは、相互に直列に相互接続されており、それにより、第１のスタックのソース電圧および第２のスタックのソース電圧が加算される。
【００２７】
一実施形態では、半導体ダイオードのうちの少なくとも１つにおいて、ｐ型吸収層とｎ型吸収層との間に真性層が形成される。好ましくは、半導体ダイオードおよびトランジスタの半導体材料、および／または受信機モジュールの基板は、ＩＩＩ−Ｖ族材料からなる。最も好ましくは、受信機モジュールの基板は、ゲルマニウムまたはガリウムヒ素を含むまたはそれらからなる。
【００２８】
別の発展形態では、受信機モジュールのスタックの半導体層は、ヒ化物含有層とリン化物含有層とを同時に含む。
【００２９】
一実施形態では、受信機モジュールのスタックの下面近傍の電圧源は、囲繞する段状の縁部を有している。この種の縁部は、段部と称することもできる。
【００３０】
好ましくは、半導体ダイオード間のトンネルダイオードは、半導体ダイオードのｐ型／ｎ型吸収層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する複数の半導体層を有する。半導体ダイオードのｐ型／ｎ型吸収層よりも大きなバンドギャップを有する半導体層は、それぞれ、変更された化学量論特性および／または別の元素組成を有する材料からなっている。
【００３１】
以下では図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。ここでは、同様の部品には同一の符号が付されている。図示の実施形態は、大幅に単純化されており、すなわち、特段の記載がない限り、間隙ならびに横方向および縦方向の延在部分は縮尺通りではなく、導出可能な幾何学的相互関係も有さない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】光結合器として１つのハウジング内に送信機モジュールと共に集積化された受信機モジュールを示した図
【図２】受信ユニットＥＭの第１の実施形態を示した図
【図３】受信ユニットＥＭの第２の実施形態を示した図
【図４】受信ユニットＥＭの第３の実施形態を示した図
【図５】受信ユニットＥＭの第４の実施形態を示した図
【図６】パッケージ化された光結合器内のスケーラブルな電圧源を有する受信ユニットＥＭの第１のスタックの詳細な構造図
【図７】複数のスタックを有するスケーラブルな電圧源を有する光結合器の第２の実施形態を示した図
【図８】吸収領域の厚さが異なる全部で５つのダイオードを有するスタックＳＴ１の一実施形態を示した図
【図９】囲繞する段状の段部を有するスタックを示した図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１の図面は、光結合器ＯＰＫとして１つのハウジング内に送信機モジュールＳと共に集積化された受信機モジュールＥＭを示す。この送信機モジュールＳは、供給電圧ＶＳを印加するための２つの電気的接続部を有する。
【００３４】
受信機モジュールＥＭは、表面ＯＢおよびトランジスタＴを有する第１のスタックＳＴ１を有する。送信ユニットＳの光Ｌは、ほぼ垂直方向で第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢに入射する。
【００３５】
第１のスタックＳＴ１は、（図には示されていない）直列に相互接続された複数のダイオードを有し、スケーラブルな電圧源ＶＱとして実施されている。第１のスタックＳＴ１は、トランジスタＴに第１の線路ＬＶ１を用いて相互接続される。「スケーラビリティ」の概念とは、第１のスタックＳＴ１全体のソース電圧の高さに関することを理解されたい。光結合器ＯＰＫは、本願によればパッケージ化されていることを理解されたい。すなわち前述の構成素子は、共通のハウジング内に集積化されている。
【００３６】
図２の図面には、受信ユニットＥＭの第１の実施形態の詳細図が示されている。以下では、図１との相違点のみを説明する。
【００３７】
好ましくはＧｅからなる基板ＳＵＢ上に第１のスタックＳＴ１が配置されている。この第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢ上には、トランジスタＴが直接配置されている。本願によれば、縦型のバイポーラ構成素子として形成されたトランジスタＴは、エミッタＥとベースＢとコレクタＣとを有する。トランジスタＴのエミッタＥ、ベースＢ、およびコレクタＣに対しては、それぞれ、相応にドープされた半導体層が割り当てられていることも理解されたい。本願によれば、ベースＢは、エミッタＥの上方でかつコレクタＣの下方に配置されている。コレクタＣとベースＢとの間には段部が形成されており、すなわち、ベース層は、接触接続のために露出エッチングされている。
【００３８】
エミッタＥは、第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢ上に素材結合的に配置されている。トランジスタＴの上面のコレクタＣおよび第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢ、すなわち、電圧源ＶＱの第１のコンタクトは、外部に案内される。トランジスタＴの、正の電位が印加されるベースＢは、基板層ＳＵＢに、すなわち電圧源ＶＱの第２コンタクトに、第２の線路ＬＶ２を用いて相互接続される。接触接続のために、基板層ＳＵＢは段部ＳＴＵを有する。
【００３９】
基板層ＳＵＢおよび第１のスタックＳＴ１およびトランジスタＴは、スタック状のモノリシックな配置構成を形成する。
【００４０】
図３は、受信ユニットＥＭの第２の実施形態の説明図を示す。以下では、図２との相違点のみを説明する。
【００４１】
第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢに直接配置されたトランジスタＴは、ソースＳおよびゲートＧおよびドレインＤを有する横型ＭＯＳ構成素子として構成されている。トランジスタＴの上面の、負の電位が印加されるソースＳは、第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢに、すなわち、電圧源ＶＱの第１のコンタクトに、第１の線路ＬＶ１を用いて相互接続されている。トランジスタＴの、正の電位が印加されるゲートＧは、基板層ＳＵＢに、すなわち、電圧源ＶＱの第２のコンタクトに、第２の線路ＬＶ２を用いて相互接続されている。
【００４２】
図４は、受信ユニットＥＭの第３の実施形態の説明図を示す。以下では、図３との相違点のみを説明する。
【００４３】
トランジスタＴの上面の、負の電位が印加されるゲートＧは、第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢに、すなわち、電圧源ＶＱの第１のコンタクトに、第１の線路ＬＶ１を用いて相互接続されている。トランジスタＴの、正の電位が印加されるソースＳは、基板層ＳＵＢに、すなわち、電圧源ＶＱの第２のコンタクトに、第２の線路ＬＶ２を用いて相互接続されている。
【００４４】
図５は、受信ユニットＥＭの第４の実施形態の説明図を示す。以下では、図３および図４との相違点のみを説明する。
【００４５】
基板層ＳＵＢ上には、第１のトランジスタＴに隣接して、さらなる横型ＭＯＳ基板トランジスタＴＳＵＢが形成されている。
【００４６】
これらのＭＯＳトランジスタは、第１のスタックＳＴ１に隣接してまたはその下方に形成されている。トランジスタＴのゲートＧは、線路ＬＶ１と、第１のスタックＳＴ１の表面と、基板トランジスタＴＳＵＢのゲートＧと、に相互接続されている。トランジスタＴのソースＳは、線路ＬＶ２と、基板トランジスタＴＳＵＢのドレインＤと、に相互接続されている。基板トランジスタＴＳＵＢのソースＳは、線路ＬＶ３と、さらなるトランジスタＴＷのドレインＤと、に相互接続されている。
【００４７】
図６は、パッケージ化された光結合器ＯＰＫ内でスケーラブルな電圧源ＶＱを有する受信ユニットＥＭの第１のスタックの詳細な構造を示す。以下では、先の図との相違点のみを説明する。
【００４８】
電圧源ＶＱは、上面および下面を有し、Ｎ＝３個のダイオードを有する第１のスタックＳＴ１を有している。この第１のスタックＳＴ１は、第１のダイオードＤ１と、第１のトンネルダイオードＴ１と、第２のダイオードＤ２と、第２のトンネルダイオードＴ２と、第３のダイオードＤ３と、からなる直列回路を有している。第１のスタックＳＴ１の上面には、第１の電圧接続部ＶＳＵＰ１が形成され、第１のスタックＳＴ１の下面には、第２の電圧接続部ＶＳＵＰ２が形成されている。ソース電圧は、本願によれば、実質的に個々のダイオードＤ１〜Ｄ３の部分電圧からなっている。この目的のために、第１のスタックＳＴ１は、偏向ミラーＳＰを用いて、送信ユニットＳの送信ダイオードＳＤからの光子電流Ｌにさらされる。送信ダイオードＳＤが変調された光子電流を放射する限り、第１のスタックＳＴ１内では、当該第１のスタックＳＴ１のソース電圧ＶＱ１も変調される。
【００４９】
ダイオードＤ１〜Ｄ３ならびにトンネルダイオードＴ１およびＴ２を含む第１のスタックＳＴ１は、モノリシックに構成されたブロックとして実施される。トランジスタＴは、２つの電圧接続部ＶＳＵＰ１およびＶＳＵＰ２に相互接続されている。送信ユニットＳおよび受信ユニットＥＭは、それぞれ、相互に電気的に分離された２つの接続部を有することを理解されたい。
【００５０】
図７は、図６の光結合器の、第１のスタックＳＴ１および第２のスタックＳＴ２の好ましい配列を有するさらなる実施形態を示す。以下では、図６との相違点のみを説明する。第２のスタックＳＴ２も、第１のスタックＳＴ１のように、介在的に形成されたトンネルダイオードを伴う３つのダイオードからなる直列回路を有している。２つのスタックＳＴ１およびＳＴ２は、相互に直列に相互接続されており、それによって、当該２つのスタックＳＴ１およびＳＴ２が、送信ダイオードＳＤの光子電流Ｌにさらされる限り、第１のスタックＳＴ１のソース電圧ＶＱ１および第２のスタックＳＴ２のソース電圧ＶＱ２が加算される。本願によれば明確化の理由から、トランジスタＴは図示されていない。第１の電圧接続部ＶＳＵＰ１および第２の電圧接続部ＶＳＵＰ２および第３の電圧接続部ＶＳＵＰ３は、好ましくは、図示されていないトランジスタ回路に接続することができ、本願によれば付加的に外部に案内されている。
【００５１】
図示されていない実施形態では、２つのスタックＳＴ１およびＳＴ２は、それぞれ直列に接続された相互に異なる数のダイオードを有する。図示されていない他の実施形態では、少なくとも第１のスタックＳＴ１および／または第２のスタックＳＴ２は、直列接続された３以上のダイオードを有する。これにより、電圧源ＶＱの電圧高さをスケーリングすることができる。好ましくは、数Ｎは４〜８の間の範囲にある。
【００５２】
図８の図面には、第１のスタックＳＴ１に対する半導体層の好ましい配列の一実施形態が示されている。以下では、図６の図面との相違点のみを説明する。第１のスタックＳＴ１は、直列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ５として形成された全部で５つの部分電圧源を含む。第１のダイオードＤ１の表面ＯＢには光Ｌが入射する。この表面ＯＢは、ほぼもしくは完全に照明される。順次連続する２つのダイオードＤ１〜Ｄ５の間には、それぞれ１つのトンネルダイオードＴ１〜Ｔ４が形成されている。個々のダイオードＤ１〜Ｄ５は表面ＯＢから離れるにつれて、吸収領域の厚さが増加し、それによって、最下部のダイオードＤ５は、最も厚い吸収領域を有する。総じて、第１のスタックＳＴ１の総厚さは、１２μｍ以下である。最下部のダイオードＤ５の下方には、基板ＳＵＢが形成されている。
【００５３】
図９の図面には、第１のスタックＳＴ１に対して囲繞する段状のステップを有する半導体層の好ましい配列の一実施形態が示されている。以下では、先の図の図面との相違点のみを説明する。第１のスタックＳＴ１の表面ＯＢ上では、縁部Ｒに、金属製の第１の接続コンタクトＫ１が形成されている。この第１の接続コンタクトＫ１は、（図示されていない）第１の電圧接続部ＶＳＵＰ１に相互接続されている。基板ＳＵＢは、上面ＯＳを有しており、この場合、基板ＳＵＢの上面ＯＳは、最下部の、すなわち第５のダイオードＤ５に素材結合的に接続されている。ここでは、基板上に第５のダイオードが配置されて当該基板の上面ＯＳに素材結合的に接続される前に、基板上に薄い核形成層とバッファ層とがエピタキシャル成長することを理解されたい。基板ＳＵＢの上面ＯＳは、第１のスタックＳＴ１の下面の面積よりも大きい表面を有する。これにより、囲繞する段部ＳＴＵが形成される。基板ＳＵＢの下面には、全面金属製の第２のコンタクトＫ２が形成されている。この第２の接続コンタクトＫ２は、（図示されていない）第２の電圧接続部ＶＳＵＰ２に相互接続されている。
【図１】
2019509630.tif 000003
【図２】
2019509630.tif 000004
【図３】
2019509630.tif 000005
【図４】
2019509630.tif 000006
【図５】
2019509630.tif 000007
【図６】
2019509630.tif 000008
【図７】
2019509630.tif 000009
【図８】
2019509630.tif 000010
【図９】
2019509630.tif 000011
【国際調査報告】
2019509630.tif 000012
2019509630.tif 000013
2019509630.tif 000014
2019509630.tif 000015
2019509630.tif 000016
2019509630.tif 000017